手持式橘子采摘器的制作方法

本实用新型属于机械设备技术领域，具体涉及一种手持式橘子采摘器。

背景技术：

最近出版的《中国农业统计资料（2016）》显示2016年全国水果（不含瓜果、草莓及干果等）种植面积达19472.3万亩，产量为18119.4万吨。南方的橘子平分秋色，种植面积3841.2万亩，位居第一，总产量3764.9万吨，占全国水果总产量的20.8%，暂居第二，可见橘子的规模大，同时2016年，橘子的九大产区为广西、湖南、广东、湖北、四川、福建、江西、重庆、浙江，橘子产地分散广。

我国橘子种植存在机械化程度低的问题。国外美国、意大利和以色列等橘子生产国，除橘子苗的嫁接和用于新鲜橘子销售的采收是人工作业外，其余的橘子管理工作实现了机械化。在我国，分散橘子园的管理几乎全是人工，较有规模的橘子基地在打药等使用机械，同时需要对橘子的整形修剪、橘子施肥等繁重体力劳动仍然依靠人工。

目前国内有关柑桔采摘主要还是人工采摘，靠传统的剪刀、采果篮等工具进行采摘，因此对于此问题，不少人提出解决方法，在国外，有些橘子生产基地采用大型农机采摘，但是要求橘子基地较为平坦，同时大部分是采摘前几天对橘子树喷脱落酸，然后摇树，对于我国橘子产地为山地和丘陵的橘子生产基地来说，大型农机采摘较为困难，同时大型农机采摘橘子存在不少问题，例如橘子采摘不到、橘子意外损伤等，小型农具+人工有很大的优势，一方面减轻采摘人员的工作强度，另一方面可以提高橘子采摘的质量。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种使用灵活度高、使用范围广的手持式橘子采摘器。

本实用新型通过以下技术方案加以实现：

所述的手持式橘子采摘器，其特征在于包括套筒、套臂、设置在套筒和套臂之间的过渡段，所述套筒内设置有剪切机构、模式转换机构、夹紧机构、握手部，所述夹紧机构设置在剪切机构的下方，所述模式转换机构与剪切机构之间通过传动组件相连，所述握手部上设置有剪切机构电控开关。

所述的手持式橘子采摘器，其特征在于所述剪切机构包括导向板、设置在导向板上的固定刀片和旋转刀片、用于驱动旋转刀片旋转的驱动机构、给驱动机构提供动力的舵机、设置在导向板下方的倾斜机构、弹簧支撑板，所述倾斜机构包括设置在导向板的导向杆、弹簧、中间轴、轴承支撑板，所述中间轴的两端与套筒固定连接，且与轴承支撑板通过深沟球轴承连接，所述导向杆的两端分别与弹簧支撑板及导向板连接，弹簧套接设置在弹簧支撑板及导向板之间的导向杆上；所述模式转换机构包括对称设置在弹簧支撑板上的第一光轴、模式控制机构，所述第一光轴上套接设置有直线轴承；所述模式控制机构包括第二光轴，所述第二光轴的上端和下端对应设置有第一夹紧环和第二夹紧环，所述第一夹紧环和第二夹紧环之间的第二光轴上设置有控制按钮，所述控制按钮与弹簧支撑板之间通过传动组件连接。

所述的手持式橘子采摘器，其特征在于所述导向板靠近固定刀片的一端设置有用于引导橘子进入剪切区域的导向槽；所述旋转刀片呈三面中心对称，且每个旋转刀片的两侧均设置有刀刃；所述从动轮通过支撑板固定设置在导向板的上方；所述导向杆设置有两个；所述导向板上设置有腰型槽，所述导向杆的顶端设置在腰型槽内。

所述的手持式橘子采摘器，其特征在于所述驱动机构包括设置在舵机上的主动轮、从动轮、连接主动轮和从动轮的皮带，主动轮的半径大于从动轮的半径，所述从动轮的输出端通过推力球轴承连接阶梯轴，所述阶梯轴的另一端设置有旋转刀片。

所述的手持式橘子采摘器，其特征在于所述中间轴的两端、第一光轴和第二光轴的两端均与套筒固定连接；所述传动组件包括大传动杆和小传动杆，所述大传动杆的两端分别铰接设置有小传动杆，两个小传动杆分别与控制按钮及弹簧支撑板铰接设置，所述大传动杆的中部位置铰接设置有支撑座，所述支撑座的另一端固定在套筒上。

所述的手持式橘子采摘器，其特征在于所述控制按钮包括按钮板、与按钮板固定连接的滑动件、设置在滑动件内壁上的滑道、位置控制钩、控制钩连接板，所述控制钩连接板与第二夹紧环铰接设置，所述位置控制钩的上端设置在滑道内，位置控制钩的下端固定在控制钩连接板上，所述按钮板与第一夹紧环之间设置有拉簧。

所述的手持式橘子采摘器，其特征在于所述滑道包括竖直滑道，所述竖直滑道的上端分设有左滑道和右滑道，所述左滑道和右滑道的端部通过V型滑道连通。

所述的手持式橘子采摘器，其特征在于所述夹紧机构包括固定支撑板、动力杆、传动杆组件、执行杆组件，所述动力杆的一侧与固定支撑板之间通过回位弹簧连接，所述动力杆上铰接设置有传动杆组件，所述传动杆组件与执行杆组件铰接设置，动力杆远离回位弹簧的一端固定设置有穿线孔，所述传动杆组件包括第一传动杆和第二传动杆，执行杆组件包括第一执行杆和第二执行杆，所述第一执行杆的一端与第一传动杆铰接设置，第二执行杆的一端与第二传动杆铰接设置，所述第一传动杆和第二传动杆分别通过铰链设置在动力杆的两端，所述固定支撑板对应动力杆和第一执行杆的位置处设置有缺口。

所述的手持式橘子采摘器，其特征在于所述第二传动杆上设置有弧形限位槽，所述第一传动杆和第一执行杆的铰接端设置在弧形限位槽内；所述动力杆的中部位置通过铰链与固定支撑板连接；所述穿线孔内设置有开关线，开关线的另一端延伸出套筒外。

所述的手持式橘子采摘器，其特征在于所述过渡段的两端均通过螺栓分别连接套筒和套臂。

本实用新型设置的小型手持式橘子采摘器，与人工结合使用，可实现有效采摘范围在1.4-1.8m橘子的采摘工作，夹紧机构的设置，可以实现在橘子采摘过程中对橘子进行固定，从而减少剪切橘子时橘子的晃动，确保剪切更加顺畅；剪切机构的设置可实现在橘子剪切过程中，确保刀具与橘子表面的相互贴合，减小橘子果梗的残余高度，降低劳动强度；模式转换机构的设置实现导向板水平位置与倾斜位置的相互转换，从而实现针对不同生长高度的橘子进行顺利采摘，保证剪切后橘子的质量。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型剪切机构结构示意图；

图3为本实用新型模式转换机构模式一等轴侧视图；

图4为本实用新型模式转换机构模式二等轴侧视图；

图5为本实用新型剪切机构结构示意图；

图中，1-套筒，2-剪切机构，201-固定刀片，202-旋转刀片，203-导向板，204-中间轴，205-阶梯轴，206-支撑板，207-推力球轴承，208-主动轮，209-舵机，210-导向杆，211-弹簧，212-弹簧支撑板，213-深沟球轴承，214-轴承支撑板，215-从动轮，216-皮带，3-模式转换机构，301-第一光轴，302-第一夹紧环，303-第二光轴，304-拉簧，305-按钮板，306-位置控制钩，307-第二夹紧环，308-大传动杆，309-支撑座，310-直线轴承，311-滑动件，控制钩连接板312，小传动杆313，314-竖直滑道，315-左滑道，316-右滑道，317-V型滑道。4-按钮，5-握手部，6-过渡段，7-套臂，8-夹紧机构，801-固定支撑板，802-回位弹簧，803-动力杆，804-第一传动杆，805-第二传动杆，806-第二执行杆，807-第一执行杆，808-穿线孔，809-弧形限位槽。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型做进一步详细说明，并给出具体实施方式。

如图1所示，手持式橘子采摘器包括套筒1、套臂7、设置在套筒1和套臂7之间的过渡段6，套筒1内设置有剪切机构2、模式转换机构3、夹紧机构8、握手部5，夹紧机构8设置在剪切机构2的下方，模式转换机构3与剪切机构2之间通过传动组件相连，握手部5上设置有剪切机构按钮4。

本实用新型可辅助人工完成对有效采摘范围在1.4-1.8m橘子的采摘工作，本装置由套筒1、剪切机构2、模式转换机构3、剪切机构按钮4、握手部5、过渡段6、套臂7、夹紧机构8等部分组成，套筒1主要为剪切机构2、模式转换机构3、夹紧机构8提供支撑，并与过渡段6连接；其中剪切机构2采用舵机驱动，辅助人工完成对橘子的剪切工作；手持式橘子采摘器的模式转换机构3主要解决负角度（即橘子所处位置位于人体手臂水平伸直时的高度下）的橘子表面的贴合问题，该模式下导向板203与水平位置成一定角度，此时再通过剪切机构，并用上述同样的方法去贴合并剪切那些负角度的橘子，使橘子表面的柄的长度达到最小。过渡段6是装置的前端执行机构和固定部分之间的过渡；臂套与过渡段相连，将装置固定在手臂上，由手臂承受装置的力。

如图2所示，剪切机构包括导向板203、设置在导向板203上的固定刀片201和旋转刀片202、用于驱动旋转刀片202旋转的驱动机构、给驱动机构提供动力的舵机209、设置在导向板203下方的倾斜机构、弹簧支撑板210，驱动机构包括设置在舵机209上的主动轮208、从动轮215、连接主动轮208和从动轮215的皮带216，从动轮215通过支撑板206固定设置在导向板203的上方，从动轮215的输出端通过推力球轴承207连接阶梯轴205，阶梯轴205的另一端设置有旋转刀片202。舵机209通过主动轮208、皮带216、从动轮215驱动阶梯轴205，进而使旋转刀片202旋转，阶梯轴205设置于推力球轴承207上，其中与舵机209相连的主动轮208半径大于与阶梯轴205相连的从动轮215半径，实现提高旋转刀片202旋转速度的功能；支撑板206主要为阶梯轴205和驱动机构提供支撑。

其中，旋转刀片202呈三面中心对称，且每个旋转刀片202的两侧均设置有刀刃，旋转刀片202套在阶梯轴205上，并与固定刀片201共同作用，可实现刀片顺时针和逆时针旋转均可切割的功能；固定刀片201固定在导向板203上，并与旋转刀片202共同作用，起到剪切橘子果梗的作用。倾斜机构包括设置在导向板203上的两根导向杆210、弹簧211、中间轴204、轴承支撑板214，中间轴204的两端与套筒固定连接，且与轴承支撑板214通过深沟球轴承213连接，该设置可使轴承支撑板214带着导向板203在中间轴204上转动；导向板203的两端分别与弹簧支撑板212及导向板203连接，弹簧211套接设置在弹簧支撑板212及导向板203之间的导向杆210上，导向板203靠近固定刀片201的一端设置有用于引导橘子进入剪切区域的导向槽，该导向板203同时为固定刀片201、支撑板206等提供支撑。

剪切机构的工作过程：将整个装置前伸，通过导向板203将橘子的枝条“引导”进入导向板203的导向槽中，之后将整个装置下移，直到导向板203下表面碰到橘子，接着下压过程中，在将橘子下压的同时，导向板203绕中间轴204旋转贴合橘子表面，贴合后启动舵机209开关，舵机209旋转一定的角度，通过主动轮208、皮带216、从动轮215将力传递到旋转刀片202所在的阶梯轴205上，阶梯轴205带动旋转刀片202旋转一定的角度，与固定刀片201共同完成剪切果实的动作。导向板203转动时将弹簧211下压，剪完橘子后弹簧211自动将导向板203恢复至水平。

如图3-4所示，模式转换机构包括称设置在弹簧支撑板212上的第一光轴、模式控制机构，导向板203上设置有腰型槽，导向杆210的顶端设置在腰型槽内，第一光轴301上套接设置有直线轴承310；模式控制机构包括第二光轴303，第一光轴301和第二光轴303的两端均与套筒1固定连接，第二光轴303的上端和下端对应设置有第一夹紧环302和第二夹紧环307，第一夹紧环302和第二夹紧环307之间的第二光轴303上设置有控制按钮，控制按钮与弹簧支撑板212之间通过传动组件连接。控制按钮和传动组件的设置，便于实现导向板203水平状态和倾斜状态之间的转换，以针对不同生长高度的橘子，进行导向板203角度的调整，提高使用的灵活度，具体为，控制按钮包括按钮板305、与按钮板305固定连接的滑动件311、设置在滑动件311内壁上的滑道、位置控制钩306、控制钩连接板312，控制钩连接板312与第二夹紧环307铰接设置，位置控制钩306的上端设置在滑道内，位置控制钩306的下端固定在控制钩连接板312上，按钮板305与第一夹紧环302之间设置有拉簧304，滑道包括竖直滑道314，竖直滑道314的上端分设有左滑道315和右滑道316，左滑道315和右滑道316的端部通过V型滑道317连通。传动组件包括大传动杆308和小传动杆313，大传动杆308的两端分别铰接设置有小传动杆313，两个小传动杆313分别与控制按钮及弹簧支撑板212铰接设置，大传动杆308的中部位置铰接设置有支撑座309，支撑座309的另一端固定在套筒1上。

本实用新型中间轴204两端固定在套筒1上，可使导向板203绕中间轴204旋转；导向板203一端在中间轴204上旋转，另一端可在导向杆210上滑动；第一光轴301上套着直线轴承310并与弹簧支撑板212固定连接；第一光轴301两端与套筒1固定连接；第一夹紧环 302夹紧在第二光轴303上，其上有螺栓，用来与拉簧304相连；第二光轴 303使控制按钮在其上滑动，并使第二夹紧环307夹紧在其上；拉簧304与通过螺栓连接在第一夹紧环302上，控制按钮与小传动杆313铰接，提供位置控制钩306滑动的轨道；位置控制钩306一端铰接在第二夹紧环307上，另一端可在滑道内滑动；第二夹紧环307通过螺栓连接在第二光轴 303上；大传动杆308的两端分别通过小传动杆313与控制按钮及弹簧支撑板212铰接；支撑座309为大传动杆308提供支点；弹簧支撑板212可使第一光轴 301在其上滑动；直线轴承310套在第二光轴 303上；弹簧211套在导向杆210上,压缩时，提供弹力。

该机构的实现方式为：向下按动按钮板305，位置控制钩306顺着滑动件311内表面的滑道向上，控制按钮整体向下的同时，通过传动组件将另一侧的弹簧支撑板212向上顶，弹簧支撑板212通过直线轴承310在第一光轴301上竖直向上滑动，并带动导向杆210以及弹簧211向上运动，弹簧211与导向板203相互作用，使导向板203绕着中间轴204逆时针旋转至一定角度。当位置控制钩306沿着滑动件311内表面的滑道运动至最上端时，由于滑道最上端有一凹槽，位置控制钩306便会锁紧在凹槽处，使该机构实现自锁功能，此时模式已经切换完成，该模式下导向板203与水平面成一定角度。如果要切换至原来的模式，只需再次按动按钮板305，位置控制钩306顺着滑道另一侧脱出自锁，在拉簧304拉力的作用下，控制按钮的力通过大传动杆308和小传动杆313推动弹簧支撑板212和导向板203下压，从而恢复至原来位置。

控制按钮的工作原理为：当按钮板305向下运动时，位置控制钩306相对的向上运动，由于竖直滑道314初始段与右滑道316有一定高度差，因此位置控制钩306只能向左滑道31315运动，运动至V型滑道317最低处时，由于控制按钮受到拉簧304向上拉力的作用，便锁紧在该位置处；当再次按动按钮板305时，由于V型滑道317的最低处与左侧有高度差，因此位置控制钩306只能沿着右侧运动，通过右滑道316恢复至原来位置。

如图5所示，夹紧机构包括设置在套筒内的固定支撑板801、动力杆803、传动杆组件、执行杆组件，动力杆803的一侧与固定支撑板801之间通过回位弹簧802连接，动力杆803上铰接设置有传动杆组件，传动杆组件与执行杆组件铰接设置，动力杆803远离回位弹簧802的一端固定设置有穿线孔808，穿线孔808内设置有开关线，开关线的另一端延伸出套筒外。其中，传动杆组件包括第一传动杆804和第二传动杆805，执行杆组件包括第一执行杆807和第二执行杆806，第一执行杆807的一端与第一传动杆804铰接设置，第一传动杆804和第二传动杆805分别通过铰链设置在动力杆803的两端，第二执行杆806的一端与第二传动杆805铰接设置，固定支撑板801对应动力杆803和第一执行杆807的位置处设置有缺口，第二传动杆805上设置有弧形限位槽809，第一传动杆804和第一执行杆807的铰接端设置在弧形限位槽809内。

本实用新型动力杆803通过铰链与固定支撑板801连接，可绕其作转动；回位弹簧802与固定支撑板801及动力杆803相连，第一传动杆804、第二传动杆805分别通过铰链与动力杆803的两端相连，可绕着动力杆803相对转动。第二执行杆806通过铰链与第二传动杆805相连，第二传动杆805通过铰链与固定支撑板801相连接，可绕其转动，第一执行杆807通过铰链与固定支撑板801相连，可绕其转动，第一执行杆807与传动杆804通过铰链连接，可绕其相对转动。

夹紧机构具体实现的过程：动力杆803相对于固定支撑板801顺时针旋转，使第一传动杆804，第二传动杆805作平面运动，通过第一传动杆804，第二传动杆805的传动，使得第二执行杆806，第一执行杆807绕着固定支撑板801上的固定铰链转动。从而实现杆件的合拢。回位弹簧802，一开始处于拉伸状态，随着执行动力杆803的转动，回位弹簧802继续被拉伸，一旦外界不在对动力杆803施加力矩，由于回位弹簧802的作用，夹紧机构又会复位到初始状态。第二传动杆805弧形设计起到了限位的作用，可以根据弧形的不同来满足执行杆不同的行程需求。

本实用新型工作原理，手持式橘子采摘器的外壳主要由套筒1、过渡段6和套臂7组成，其中套筒1和过渡段6，过渡段6和套臂7之间通过螺栓连接在一起，套筒1主要为剪切机构2，换模式机构3，按钮4，握手5提供、保护和导向作用，过渡段6处于套筒1和套臂7之间，起到直径过渡作用，套臂7为柔性材料，内嵌有3块钢板，并通过尼龙搭扣与人体小臂连接，剪切机构2采用舵机驱动，辅助人工完成对橘子的剪切工作，模式转换机构3主要解决负角度（即橘子所处位置位于人体手臂水平伸直时的高度下）的橘子表面的贴合问题，该模式下导向片与水平位置成一定角度，此时再通过剪切机构，并用上述同样的方法去贴合并剪切那些负角度的橘子，使橘子表面的柄的长度达到最小。按动按钮4，可实现对舵机的驱动剪切机构2完成剪切动作，握手5为人体手掌提供支撑点，并通过拉簧304与按钮4上端相连，通过位置控制钩305与按钮4下端相连。